重庆能源集团松藻煤电有限责任公司逢春煤矿 重庆 401447
摘要：针对逢春煤矿急倾斜中厚煤层柔性掩护支架工作空间小、支架结构单一、支架下放不可控制，落架、调架劳动强度大等问题。研究出一种适用于急倾斜中厚煤层机械化开采的柔性液压掩护支架。通过在逢春煤矿S1832急倾斜中厚煤层工作面中试验应用，实现增大工作面采煤空间，提高支架对煤层变化的适应能力，为急倾斜中厚煤层机械化采煤创造条件。
关键词：急倾斜中厚煤层、支护技术、柔性掩护支架、机械化采煤
1 急倾斜中厚煤层开采现状及存在问题
近年来随着矿井开采强度的增加，部份地区优质煤炭资源迅速枯竭，为保证矿井的可持续发展，越来越多的矿区不得不考虑开采急倾斜煤层。据统计西部矿区中50%以上矿井有急倾斜煤层。其中急倾斜中厚煤层多采用伪斜柔性掩护支架采煤法，炮采或风镐落煤，全部垮落法管理顶板。由于掩护支架结构固定，对煤层厚度、倾角等产状变化的适应性差，工人工作空间小，工作面粉尘大，工作环境恶劣，劳动强度大，产量小，效率低，资源回收率更是不足30%。
2 研究思路及目标
研究出一种适用于急倾斜中厚煤层机械化开采的柔性液压掩护支架，实现支架下放可控，增大支撑空间，提高柔性掩护支架对煤层变化的适应性，为机械化开采创造条件。
3 新型支架设计原则及结构特点
3.1 支架设计原则
ZQKR2200型急倾斜柔性掩护支架不同于柔性支架，也不同于大倾角液压支架；支架结构设计思路：支、护兼顾；支架调架、放架可控；支架动作由液压缸完成降低劳动强度；对顶、底板主动支护保持其完整性；支架由多个构件组合而成，降低单个构件重量。
3.2 支架结构
（1）通过连接块和销轴将顶梁与顶梁、顶梁与地支腿、支腿与支腿连接成一体，主动架与被动架之间既可以相对前后移位，又能够相对上下移动，借助两根双作用调节液压缸，即可完成支架高度调节动作。
（2）该支架一架主动架左右各两架被动架并列布置，用两根调节油缸和两根支腿油缸支撑，支架宽度可达1m，与其它类型顶梁支架相比，适应顶板变化大，操作灵活。
（3）支架主动架设有伸缩油缸（腿），能随采随支和收腿落架。
（4）支架根据顶底板变化程度可由两调节油缸调节（高度）。
（5）支架备有附加柱头连接座，可根据顶板压力大小增减支柱。
（6）支架备有附加油缸连接座，可根据顶板压力大小增减调节油缸。
4 现场试验
4.1 试验工作面概况
重庆松藻煤电有限责任公司逢春煤矿属急倾斜煤与瓦斯突出矿井，其煤层赋存条件在西南地区具有典型代表性，本次研究选择逢春煤矿S1832工作面，工作面走向长94m,倾斜长19m,面积1847㎡，煤层平均厚度3.57m，煤层倾角66.7°。
4.2 采煤方法
工作面采用俯伪斜走向长壁采煤法，风镐落煤，液压支腿式柔性掩护支架支护，工作面煤炭自溜，全部垮落法管理顶板。
4.3 工作面支架安装
4.3.1前探梁临时支护
使用两根金属前探梁作临时支护。前探梁为9#工字钢制作，长度为3m，两根前探梁应均匀布置在巷道中心线两侧，与巷道壁的距离不大于0.5m，每根前探梁上上齐4个抱箍。
4.3.2支架安装
将顶梁按1#、2#、3#、4#、5#的顺序依次放置在前探梁上。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆连接顶梁间连接板，将主动架顶梁与主动架下支腿铰接，将主动架顶梁与主动架上支腿铰接，安装被动架下支腿，安装被动架上支腿，连接各支腿间连接板，将支撑油缸与主动架顶梁铰接，将支撑油缸与主动架下支腿铰接，将平衡油缸与主动架顶梁铰接。
将平衡油缸与主动架上支腿铰接，安装单元三环链，整个工作面支架采用4根钢绳连接成一体，使工作面支架局部刚性，整体柔性，刚柔结合。
4.4 回采工艺
4.4.1 回采顺序
工作面在溜煤眼处起台阶，采用风镐由下往上进行回采，直至采通整个工作面，工作面支架架尾下放至下顺槽。
4.4.2 落架
（1）工作面落架
工作面先采出顶底板支架主动架下方500 mm的落架位置→根据采煤状态伸出上下支腿→分别给支撑油缸和平衡油缸供液→使上支腿与顶板接触，下支腿与底板接触→调整平衡和支撑油缸达到初撑工作状态→完成一个台阶采煤后，集中放架。
（2）工作面落架尾
从人行眼处（架尾处）开口，形成台阶，高度为：500mm。每次落架高度不高于500mm，边采边打斜撑支护，控制支架落架距离，直至采穿至下顺槽支架梁子上方。
采用4根单体（DZ40-30∕100）单体对待撤支架顶底板两侧各两根进行临时支护，取掉主动架顶、底板的支撑腿，然后采用单体人工卸载方式逐步将支架落至下顺槽进行逐根回撤。
4.4.3 调架
（1）落架前，使用DZ3.15-30/100液压单体顶部对ZQKR2200急倾斜新型柔性掩护支架单体圆槽进行防倒稳固支护，单体间距控制在2.5m-3.0m之间，单体脚窝深度不低于0.3m，并在柔支与对单体使用防倒绳联接防止单体下滑伤人。
（2）根据煤层厚度变化，调整架型：
煤层变厚：上支腿缩回、下支腿伸出、平衡油缸伸出、支撑油缸缩回
煤层变薄:下支腿缩回、上支腿伸出、平衡油缸缩回、支撑油缸伸出
（3）根据煤层倾角变化，调整架型：
煤层倾角变大：平衡油缸缩回、支撑油缸伸出
煤层倾角变小：平衡油缸伸出、支撑油缸缩回
（4）工作面支架扭斜、倒架的处理
落架必须保持支架横梁与顶底板垂直。
出现支架扭斜时，在扭斜支架斜下方用单体液压支柱（DZ3.15-30/100）进行立柱调架，单体上端打在底板侧架脚位置，单体下段打在底板煤壁，然后采用风镐掘出柔性掩护支架两侧下方煤体，依靠单体的伸缩高度和柔性掩护支架落架距离进行调架工作。
在调架过程中，要掌握好柔性掩护支架和单体的配合，防止支架过立，底板侧架脚翘脚现象发生。
5 劳动施工组织
工作面实行“两采一准”作业方式，两班生产，一班检修。每班工作人数8人，全队定员45人。
6 实验现状
2015年2月正式回采，截止2015年4月底工作面累计推进100多米。工作面回采期间无安全事故发生，工作面主要设备性能、参数均达到技术要求。
7 下一步改进方案
（1）由于新型柔性支架支撑腿过长，顶板侧受力面积大,造成新型柔性支架主动架底板侧支撑腿与主梁连接处受力过大。下一步将对上、下支撑腿进行适当缩短，同时加工可调节支腿接触面积结构，减小落架阻力，创造落架空间。
（2）新型柔性支架顶梁采用多边形支架，采空区岩石岩石重量对支架形成一个向底板侧压力，考虑改变支架架型，使其变为方向朝向顶板侧的助力。
（3）由于多处采用插销连接，考虑加工专用撤卸工具，简化撤卸过程。
8 结语
液压支腿式柔性掩护支架在急倾斜中厚煤层工作面的应用，增大了工作面支撑空间，提高了支架对煤层厚度、倾角等产状变化的适应能力，为急倾斜中厚煤层综合机械化开采创造了前提条件，在我国急倾斜煤层开采矿井有广阔的推广应用前景。
参考文献
[1]韩治华.矿山生产机械操作与维护[M].重庆大学出版社，2010.
论文作者:漆兴文
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/23
标签：支架论文; 煤层论文; 工作面论文; 柔性论文; 顶梁论文; 掩护论文; 油缸论文; 《防护工程》2017年第15期论文;